Термоелектричний термостатуючий пристрій

Реферат: UA 97922 U UA 97922 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі термоелектрики і знайде застосування при охолодженні та термостатуванні різноманітних елементів обчислювальної техніки, наприклад, різних процесорів. На даний час охолодження та подальше термостатування цих елементів проводиться різними методами, в тому числі із застосуванням повітряних, рідинних та термоелектричних охолоджувачів [1]. В цілому термостатуючі пристрої на їх основі виконують свої функції тільки при нормальних умовах експлуатації. Найближчий аналог до об'єкту є термостатуючий пристрій на основі модуля Пельтьє, який розташований між теплорозсіюючим радіатором та нижньою робочою гранню пустотілого корпусу прямокутної форми [2]. Внутрішній об'єм цього корпусу заповнено теплоакумулюючою речовиною, що характеризується заданою температурою фазового переходу. На верхній робочій грані корпусу міститься елемент, який термостатується, наприклад, процесор. У робочому стані теплота, яка виділяється процесором, проходить через об'єм з термостатуючою речовиною, поглинається модулем та передається теплорозсіюючому радіатору, який віддає її в оточуюче середовище. Внаслідок теплового розширення теплоакумулюючих матеріалів, які розташовані у внутрішньому об'ємі секцій пристрою, його розміри та плоскопаралельність робочих граней змінюється, що призводить до зростання теплових опорів теплопереходів процесор - корпус та корпус - термоелектричний модуль. Це веде до погіршення умов теплопередачі, яке, в кінцевому рахунку, обумовлює перегрів процесора та його подальше руйнування. Задачею корисної моделі є створення термоелектричного термостатуючого пристрою, який би характеризувався відсутністю вище перелічених недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що в термоелектричному термостатуючому пристрої на основі теплорозсіюючого радіатора, термоелектричного модуля Пельтьє та двосекційного корпусу з теплоакумулюючими матеріалами, згідно з корисною моделлю, корпус містить два теплових демпфера, при цьому перша секція корпусу містить тепловий демпфер мембранного типу, розміщеного у верхній частині бічної оболонки першої секції, а тепловий демпфер другої секції виконано у вигляді циліндричної гофри, що одночасно виконує функції її бічної оболонки. У корисній моделі запропоновано принципове нове, яке полягає в тому, що корпус пристрою містить два теплових демпфера, при цьому його перша секція містить тепловий демпфер мембранного типу розміщено у верхній частині бічної оболонки першої секції, а тепловий демпфер другої секції виконано у вигляді циліндричної гофри, що одночасно виконує функції її бічної оболонки. Корпус пристрою містить два теплових демпфера, при цьому перша секція корпусу містить тепловий демпфер мембранного типу, розміщеного у верхній частині бічної оболонки першої секції, а тепловий демпфер другої секції виконано у вигляді циліндричної гофри, що одночасно виконує функції її бічної оболонки - забезпечує пристрою, який заявляється, необхідний "винахідницький рівень". Застосування корисної моделі не вимагає спеціальних технічних та технологічних прийомів та матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Запропонований термоелектричний термостатуючий пристрій складається (креслення) з корпусу на основі двох металевих бічних оболонок 3 та 8, які розділені одна від другої внутрішньою металевою перегородкою 6. Зовнішні поверхні металевих нижньої та верхньої пластин 2 знаходяться у тепловому контакті з термоелектричним модулем 9 та процесором 1, який термостатується, відповідно. Нижня робоча грань термоелектричного модуля 9, в свою чергу, знаходиться у тепловому контакті з теплорозсіюючим радіатором 10. Внутрішній об'єм першої секції пристрою, що створено верхньою пластиною 2, циліндричною бічною оболонкою 3 та перегородкою 6 заповнено теплоакумулюючим матеріалом 4 ТАМ1 (паста ТАП-10А Тпл1=44 °C), а внутрішній об'єм другої секції, яка створена бічною оболонкою 8, перегородкою 6 і нижньою пластиною 2 - теплоакумулюючим матеріалом 7 ТАМ2 (поліетиленгліколь, Т пл2=58 °C). У верхній частині першої бічної оболонки 3 перед верхньою пластиною 2 встановлено тепловий демпфер мембранного типу 5, який компенсує зміни об'єму ТАМ1, що викликані температурним впливом. В другій нижній секції термостатуючого пристрою функції теплового демпфера для ТАМ2 виконує бічна оболонка 8, яка на відміну від гладкої поверхні оболонки 3 має циліндричну гофровану поверхню. При цьому, в якості матеріалів пластини 2 та перегородки 6 застосовувалася мідь, а бічних оболонок 3 та 8 - нейзильбер. Як термоелектричний модуль 9 застосовувалися модулі типу ТЕСВ-41-149, потужність яких визначалась характеристиками процесора 1, який термостатувався. Запропонований термоелектричний термостатуючий пристрій працює наступним чином. Включення відповідної апаратури обчислювальної техніки, в якій функціонує процесор 1, що 1 UA 97922 U 5 10 15 20 25 30 розташований на верхній грані пластини 2, викликає появу деякого потоку тепла, яке послідовно проходить через об'єми ТАМ1 (4) та ТАМ2 (7) і далі, за допомогою термоелектричного модуля 9 передається теплорозсіюючому радіатору 10. В залежності від цього теплового потоку, величина якого обумовлена як температурою оточуючого середовища, так і величиною інформації, що оброблюється процесором 1, границя фазового переходу, яка обумовлена гравітаційними силами та градієнтом густини розплаву, змінюється. При цьому, починаючи з певної товщини шару розплаву, спостерігається інтенсивне перемішування гарячих та холодних шарів. Внаслідок різниці значення їх коефіцієнтів об'ємного розширення ТАМ1 та ТАМ2 призводить до суттєвої зміни їх об'ємів, які компенсуються у випадку першої секції мембранним тепловим демпфером 6, а у випадку другої секції - зміною висоти бічної гофрованої оболонки 9. Застосування вищенаведених демпферів дозволяє усунути тепловий перекос та порушення плоскопаралельності пластини 2, викликане тепловим розширенням ТАМ1 і ТАМ2, що в цілому стабілізує процес теплопередачі теплового потоку, який виділяє процесор 1. Застосування запропонованого пристрою разом із відповідним терморегулятором дозволяє проводити термостатування різноманітних елементів обчислювальної техніки в апаратурі з вільним розташуванням елементної бази з точністю 0,5÷1,0 °C. Експериментальні дослідження запропонованого термоелектричного пристрою проводились на макетних зразках, які мали різну теплову потужність - 40, 60 та 120 Вт. Випробування проводились в Чернівецькій філії "Укртелеком" на стойках Huawel 5600T, RITTEL WORKS та інші, які обслуговують відповідні інтернет-лінії. В якості елементів, які термостатуються, застосовувались процесори типу AMD, Intel та інші. Результати випробувань дозволили зробити висновки, що запропонований пристрій задовольняє всім вимогам як з боку оточуючого середовища (-10+60 °C), так і інформаційного навантаження відповідних елементів обчислювальної техніки (наприклад, процесорів). Запропонований термоелектричний термостатуючий пристрій знайде широке застосування в сучасній обчислювальній техніці, що використовується, наприклад, в інтернет-зв'язку. Його застосування значно підвищить надійність відповідного обладнання та дасть відповідний економічний та соціальний ефекти. Джерела інформації: 1. Вайнер А.Л. Унифицированные термоэлектрические холодильники. -Вопросы радиоэлектроники. - Сер. ТРТО, 1976. - вып. 3. 2. Патент РФ № 2256946 7 G05D 23/22. Термоэлектрическое устройство терморегулирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества /Исмаилов Т.А. и др., - заявл. № 2003524399, от 04.08.2003, опубл. 20.07.2005. Бюл. № 20. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Термоелектричний термостатуючий пристрій на основі теплорозсіюючого радіатора, термоелектричного модуля Пельтьє та двосекційного корпусу з теплоакумулюючими матеріалами, який відрізняється тим, що останній містить два теплових демпфера, при цьому перша секція корпусу містить тепловий демпфер мембранного типу, розміщеного у верхній частині бічної оболонки першої секції, а тепловий демпфер другої секції виконано у вигляді циліндричної гофри, що одночасно виконує функції її бічної оболонки. 2 UA 97922 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3